单相脉冲宽度调制(pluse width modulation,PWM)整流器由于其高功率因数、低谐波污染和能量可双向流动等优点被广泛应用于高速列车牵引传动系统。牵引传动系统的运行环境复杂,由于器件老化、超载和操作不当,以及长期处于电磁干扰和机电应力等原因,故障多发。整流器系统在这种恶劣环境下的工作性能成为决定列车安全、稳定运行的重要因素。研究整流器的控制策略,在保证其正常工作时的动态性能的基础上,提高系统鲁棒性,具有重要的理论和实际意义。本文研究设计了单相PWM整流器的广义内模控制策略,具体的内容如下:首先,分析单相PWM整流器的拓扑结构和工作原理,根据电路方程推导出整流器在静止坐标系和旋转坐标系下的数学模型。介绍了两种常用的虚拟坐标系的构建方法,并阐述了传统的dq轴电流解耦控制策略的控制原理。同时,以SOGI-PLL的坐标变换方法为基础,引入线性二次型调节器(LQR),详细介绍其工作原理并推导了控制器鲁棒性能,设计了基于LQR的单相PWM整流器控制系统。其次,针对LQR控制器的鲁棒性缺陷和传统鲁棒控制在实际应用中的不足,引入广义内模控制(GIMC)理论。阐述了广义内模控制与Youla控制器参数化以及内模控制的内在区别和联系。详细介绍了广义内模控制器的设计方法,然后分别以本文所设计的LQR控制器和预测电流控制器作为标称控制器,设计了基于GIMC的单相PWM整流器控制系统。然后分别对标称系统和鲁棒控制系统在参数不确定情况下的性能进行分析。其中,基于dq坐标下的预测电流控制,参考电流经解耦后,可视作两个控制器和受控对象相同的SISO系统,计算其幅频响应特性可以得到系统的性能在参数不确定下的变化;基于LQR控制器的电流内环,则采用结构化奇异值对该MIMO系统的鲁棒性进行分析。最后,通过计算机仿真进行对比实验,分析本文所设计的广义内模控制器的性能。仿真结果表明:基于广义内模控制结构的单相PWM整流系统,整流器正常运行时可获得由标称控制器决定的标称性能;当系统存在一定范围内的模型摄动或外部扰动时,鲁棒控制器动作,继续保持直流输出电压恒定和网侧单位功率因数。该控制策略在不影响系统正常运行时的动态性能的基础上,提高了系统鲁棒性能。